高居里溫度BCZT基無鉛壓電陶瓷的低溫燒結和高性能調控

《高居里溫度BCZT基無鉛壓電陶瓷的低溫燒結和高性能調控》是依託陝西師範大學，由晁小練擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高居里溫度BCZT基無鉛壓電陶瓷的低溫燒結和高性能調控
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：晁小練
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

無鉛壓電鐵電陶瓷材料是當前國際上壓電鐵電領域的研究前沿和熱點之一。基於三重臨界點的準同型相界強烈影響著陶瓷的高性能前提下，本項目擬採用溶膠-凝膠法和固相法製備BCZT基陶瓷的前軀體，設計組分，經二步燒結法獲得高性能BCZT基緻密陶瓷，研究不同製備方法和組分變化對BCZT基陶瓷材料晶體結構、居里溫度、電性能及溫度穩定性等的影響，揭示高性能的設計規則；然後，在BCZT基壓電陶瓷前驅體中加入低溫燒結助劑，降低陶瓷的燒結溫度並獲得高性能。通過組分設計和加入低溫燒結助劑，深入研究和探索材料的組成設計、製備工藝和低溫燒結助劑對材料燒結溫度、相結構、微觀結構和電性能的關聯性，為揭示低溫燒結機制和探討高性能的緣由提供依據，實現BCZT基陶瓷材料的低溫燒結和高性能調控，為片式化、小型化等新型元器件提供低溫燒結、高居里溫度、高性能兼顧良好溫度穩定性的壓電陶瓷材料。

結題摘要

無鉛壓電鐵電陶瓷材料是當前國際上壓電鐵電領域的研究前沿和熱點之一。本項目選擇具有高性能的(Ba,Ca)(Zr,Ti)O3（BCZT）作為研究對象，提出了製備這類材料的“低溫燒結”新技術，探討了高性能及低溫燒結機制，圍繞BCZT基無鉛壓電陶瓷的組成設計、微觀結構、電性能與低溫燒結的相關性研究展開工作。首先，分別採用傳統固相法和溶膠凝膠法製備BCZT基壓電陶瓷，最佳化了製備工藝並篩選了高性能BCZT基無鉛壓電陶瓷配方；其次，研究燒結助劑、離子取代、新組元加入對BCZT基無鉛壓電陶瓷的燒結溫度、微觀相結構、顯微結構、電性能及老化性能的影響；分別探討了高性能機制及低溫燒結的反應機理。最終製備出了低溫燒結兼顧高性能且溫度穩定性好的BCZT基壓電陶瓷，為片式化、小型化等新型元器件提供低溫燒結、高居里溫度、高性能兼顧良好溫度穩定性的壓電陶瓷材料。在SCI源期刊上發表研究論文15 篇（標註），獲授權專利1個。培養畢業碩士研究生4名。分別獲得陝西高等學校科學技術獎一等獎和陝西省科學技術獎二等獎各1項。